EP3201528B1 - Operationsleuchte und verfahren zum betreiben einer operationsleuchte - Google Patents

Operationsleuchte und verfahren zum betreiben einer operationsleuchte Download PDF

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EP3201528B1
EP3201528B1 EP15793739.2A EP15793739A EP3201528B1 EP 3201528 B1 EP3201528 B1 EP 3201528B1 EP 15793739 A EP15793739 A EP 15793739A EP 3201528 B1 EP3201528 B1 EP 3201528B1
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EP
European Patent Office
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surgical
illuminants
control device
field
surgical field
Prior art date
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Active
Application number
EP15793739.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3201528A1 (de
Inventor
Johannes Hartl
Deniz Güvenc
Michael Schmid
Ingo Doser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Medizin Systeme GmbH and Co KG
Original Assignee
Trumpf Medizin Systeme GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Trumpf Medizin Systeme GmbH and Co KG filed Critical Trumpf Medizin Systeme GmbH and Co KG
Publication of EP3201528A1 publication Critical patent/EP3201528A1/de
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Publication of EP3201528B1 publication Critical patent/EP3201528B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/115—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the presence or movement of objects or living beings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00207—Electrical control of surgical instruments with hand gesture control or hand gesture recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A61B2090/309—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using white LEDs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/20—Lighting for medical use
    • F21W2131/205—Lighting for medical use for operating theatres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the invention relates to a surgical light and a method for operating a surgical light, in particular a surgical light with automatic adjustment options for a light field and a method for illuminating a surgical field on a human body with this surgical light.
  • pamphlet US 6,880,957 B2 shows a surgical light in which each light source is equipped with a sensor.
  • the sensor detects an obstacle only in the beam path of the respective light source and dims this light source to prevent shadowing of the obstacle.
  • pure distance measuring devices have also been used for a distance measurement between a lamp body of the surgical lamp and the operating field, and special additional sensors are used for further sensor-based applications, such as the adjustment of focal positions and / or light field dimensions or gesture control.
  • document EP 2 283 790 A1 discloses a controller and method for operating a surgical light.
  • the controller outputs a control signal for controlling a direction or intensity of the light, or for a size or shape of the area illuminated by the light, to the operation light.
  • the controller recognizes by receiving an image signal, for example, a hand area of medical personnel to detect a position, a movement or a gesture, so that they can go into the generation of the control signal.
  • the controller may also detect the position of other body parts, such as the head of the medical staff, to control, for example, a plurality of individual lights so that those individual lights whose light is shaded by medical personnel are turned off and other individual lights are turned on.
  • EP 2 136 126 A1 a surgical light having a plurality of bulbs.
  • the light sources each generate light rays which are either directed to a central axis of the surgical light, or alternatively are not directed to the central axis.
  • To a round light field too generate those lamps are operated whose light beams intersect on the central axis, wherein a distance between a lamp body and a surgical site via a distance sensor is measured to a point with maximum resulting brightness of the surgical lamp by operating respective bulbs in the distance from the surgical site adjust.
  • the lighting device has a plurality of lighting elements and means for detecting an obstacle.
  • a central unit Upon the occurrence of an obstruction that creates a shadow, a central unit, with the exception of the lighting elements in whose light beam the obstacle is located, increases a light intensity setpoint of the lighting elements which illuminate a shadowed overlapping zone of light beams from a plurality of lighting elements such that the total light intensity again corresponds to their nominal value.
  • a lighting apparatus which detects when there is an obstacle in light beams of individual lighting elements.
  • the lighting device for each lighting element on a proximity switch and a control device of the lighting device controls the individual lighting elements so that the lighting element in the light beam is the obstacle, are operated at a lower power and those lighting elements that undercut the obstacle, with a be operated at a higher power.
  • CN 101 858 537 A discloses an operating light with a five-dimensional positioning mechanism. A position and orientation of a lamp body with an LED array and a regulation of the LED array is controlled in real time by a computer in order to avoid shadows.
  • the invention is based on the object to provide an operating light, which provides the conditions for preventing or reducing the formation of shadows, and to provide more cost-effective further operating and functional options.
  • a spatial position of an object between the lamp body and an operating field and a distance of the surgical field from the lamp body can be detected as the position.
  • Fig. 1 shows a lamp body 1 of a surgical light.
  • the lamp body 1 is pivotally mounted via a hinge 2 with a suspension device, not shown, for example, on a ceiling in all directions.
  • the lamp body 1 is provided with a plurality of lamps 3.
  • the lamps 3 are located within the lamp body 1 and radiate in the in Fig. 1 shown alignment of the lamp body 1 light in each case a light beam down.
  • the light rays are directed to a surgical field on a human body to illuminate it.
  • the light-emitting means 3 are embodied here as LEDs and are distributed essentially over an entire light-emitting surface on the lamp body 1.
  • the surgical light also has a control device 4 in the lamp body 1, or alternatively at another suitable location, for example at a ceiling mounting.
  • the operating light is provided with controls 5, here on the lamp body 1, wherein the controls 5 can also be provided on the suspension or a wall panel, not shown.
  • the lighting means 3 and the operating elements 5 are connected to the control device 4.
  • the control device 4 controls the lighting means 3 via a means not shown Switching on and off and dimming the lamps according to settings on the controls 5.
  • the control elements 5 is a setting of an intensity of the light emitted by the bulbs 3 light, ie a brightness in the surgical field, and a diameter of the light through the means 3 in the operating field generated light field possible.
  • further setting options for example a color temperature of the emitted light, are possible.
  • a 3D sensor 6 for detecting a spatial position of objects, such as body parts of surgical personnel, surgical equipment or a body of a patient, or movements of the objects is further arranged.
  • the 3D sensor 6 is connected to the control device 4 and sends data to the control device 4 in accordance with the detected objects.
  • the control device 4 evaluates the data of the 3D sensor 6 and controls the light sources 3 according to the position and movement of the objects.
  • the 3D sensor 6 can already evaluate the position of the objects and sends correspondingly prepared data to the control device 4.
  • the data of the 3-D sensor 6 are processed by the latter to a defined degree and then by the control device 4 finally processed. This is advantageous when data from different sources, which for example have the same format properties, are sent to the control device 4.
  • the 3D sensor 6 forwards data in different processing stages, if they are differently evaluated for different functionalities, as described later become.
  • a plurality of control devices 4 are then provided with regard to 3D sensor data-based functionalities of the operating light.
  • the 3D sensor 6 additionally detects a size of the detected objects.
  • the control device 4 controls the lighting means 3 so that light beams which strike a detected object between the lamp body 1 and the operation field are dimmed or turned off. This reduces or prevents shadowing by the object.
  • the lighting means 3, whose light rays do not strike the object, but are directed past the object on the light field, are then operated at an increased power to illuminance in the operating field, so the brightness, despite the object between the lamp body 1 and the Operational field at least approximately constant.
  • the size of the article is also associated with its measured distance. At a small distance to the lamp body 1 is to be assumed in a focusing of the light beams on the operation field that the shading is smaller than for objects at greater distances to the lamp body 1 and to the 3D sensor. 6
  • a space is stored in a memory area of the control device 4 for each of the lighting means 3, which space is filled by the light beam.
  • the space can optionally be divided into further sections, taking into account distance information be divided. If the object between the lamp body 1 and the surgical field is at least partially in the space of the light beam or in one of the sections of the space of a particular light source 3, this light source 3 is dimmed or turned off. The amount of dimming is determined by a fraction of a cross section of the light beam occupied by the object.
  • the lighting means 3, which adjoin this particular light-emitting means 3, are then operated at a higher power.
  • a contour of the detected object is also detected.
  • different contours are stored the objects.
  • the lighting means 3 are then controlled differently depending on the contour of the detected object, that is to say for one type of object.
  • a specific area of the surgical field can be illuminated with a greater illuminance.
  • the edge region of the surgical field is illuminated more strongly than other regions, or alternatively there reduces or prevents shadowing.
  • the center of the surgical field is illuminated more strongly than other areas or, alternatively, it reduces or prevents shadowing there. It is therefore predetermined by the control device 4 on the basis of the contour, in which position the object will move, and thus, in which way the lighting means 3 are driven.
  • control device 4 determines from a spatial position of the detected object and its movement, namely its direction and / or its velocity and / or its acceleration, a position in which the object will move, in which it will thus be at a certain subsequent time. As a result, it is possible for the control device 4 to avoid real-time shadowing without loss of time due to a reaction time of the 3D sensor, the control device 4 and the lighting means 3.
  • control device 4 is also optionally configured to detect, via the 3D sensor, an object that is outside a light cone formed by the light beams between the lamp body 1 and the operation field or that is in a predetermined position therein. The control device 4 then determines from a direction and / or a trajectory and / or a speed and / or an acceleration of a movement of the detected object in which way the lighting means 3 are driven. This makes it possible, for example, by a gesture control with the help of a hand movement, the lighting means 3 to control by the control device 4 to dim the operating light or to change the light field diameter.
  • the luminous field diameter is defined so that there is an illuminance of 10% of an illuminance in the center of the luminous field on this diameter.
  • the assignment of detected objects to be controlled functions can optionally be done via a room layout and / or specific identification features / characteristics. Furthermore, over the detected objects according to the room layout also switching between avoiding Shadowing and a gesture control done.
  • different areas can be defined in the direction of the light beams. For example, objects detected in the near field of the luminaire body, in particular in the area in which the heads of the operating personnel are usually located, are used to avoid the formation of shadows.
  • a central area which is usually the hands of the operating staff, objects and their movement are understood as gestures for the gesture control.
  • the orientation of the light beams In an area on or directly above the surgical field, it is possible, for example, for the orientation of the light beams to be based on objects or features of the objects defined there in advance.
  • a region of the gesture control detected by the 3D sensor 6 but not illuminated can be used, whereas within the spaces of the light rays a shadow avoidance and an alignment of the light rays, namely a position and a diameter of the light field, by a spatial assignment of the objects or typical characteristics can be distinguished.
  • a shadow avoidance and an alignment of the light rays namely a position and a diameter of the light field
  • by a spatial assignment of the objects or typical characteristics can be distinguished.
  • the shadow avoidance approximately round objects of a certain size are used, which can be closed on a head, or objects that - have a mark - for example, in a surgical headgear.
  • typical surgical tool or surgical instrument forms are used.
  • Fig. 2 is a side view of the lamp body 1 is shown.
  • the lamp body 1 has a central axis 7.
  • the lamps 3 in the lamp body 1 emit their light via light beams I, II, II 'from.
  • Each of the lamps 3 in the lamp body 1 emits one of the light beams I, II, II ', in Fig. 2 for a clear representation, only the three light beams I, II, II 'are shown.
  • the light beams I, II, II 'of all lamps 3 are here directed to the central axis 7 of the lamp body 1, wherein it is simplified to assume that intersection points P I , P II between each light beam I, II, II 'and the central axis are formed.
  • a plurality of intersections of a plurality of light beams are present with the central axis 7, wherein also a plurality of light beams (also more than two light beams, as shown with reference to intersection P II , shown), the central axis 7 can cut at the same intersection. In fact, it is also possible to provide light beams which are not directed to the central axis 7.
  • the light beam I forms a luminous field L 1 on the surgical site and the light beams II, II 'form a luminous field L 2 on the surgical site.
  • the light beams I, II, II ' are superimposed in order to form a resulting luminous field which has a specific luminous field diameter and a specific light distribution in the luminous field.
  • FIG. 2 By the horizontal line A in Fig. 2 is simplified represented a surface of the human body on which the surgical field is located.
  • the human body which in this connection is regarded as the detected object, is in a spatial position detected as a distance between the lamp body 1 and the surgical field on the surface A of the human body.
  • the light beam I is directed to the intersection P I , which is located at a distance from the surgical field of the lamp body 1 on the central axis 7.
  • the lighting device I is operated exclusively by the control device 4, or with an increased power compared to the other light sources 3 whose light beams I are directed to the intersection P I , whose Distance equal to the distance of the operation field of the lamp body 1, and the light field L 1 forms. If no intersection P I , P II exists at a distance from the surgical field, those lamps 3 are operated whose light beams I, II, II 'form an intersection P 1 , P 2 whose distance from the lamp body 1 the distance of the surgical field of the Luminaire body 1 is closest. Either these bulbs 3 are exclusive or shared with others Illuminants 3, but then with a relation to the other bulbs 3 increased power operated.
  • the control device 4 activates the luminous means 3 in such a way that that illuminant 3 whose light beam I intersects the central axis 7 at a distance from the surgical field and those luminous means 3 whose light beam II 'II' the central axis 7 does not intersect at the distance of the surgical field, are operated with matched services.
  • those lamps 3 are operated whose light beam I intersect the central axis at a distance from the surgical field in order to form the light field L 1 .
  • the resulting field diameter between the diameters of the light field L 1 and the light field L 2 is located.
  • the lighting means 3 by measuring the distance of the lamp body 1 from the surgical site, to control the lighting means 3 so that the illuminance in the center of the surgical field remains constant with a change in the distance.
  • the associated power values are either determined empirically and stored in the memory area of the control device 4, or calculated in each case via an algorithm.
  • the 3D sensor 6 detects a topography of the surgical field. From the characteristics of the operating field, such as the size, the depth or the inclination, the control device 4 determines which lighting means 3 are operated in order to illuminate the operating field as optimally as possible. In large-area operation fields, for example, those lamps 3 are operated, which generate a light field L 1 , L 2 with a large diameter. In the case of small operating fields, those lamps 3 are operated which generate a small-diameter light field L 1 , L 2 . The diameter of the light field L 1 , L 2 corresponds substantially to the size of the surgical field. In the case of deep operating fields, those lamps 3 are operated whose light beam I, II, II 'is as perpendicular as possible the surgical field is directed to illuminate the entire depth of the surgical field.
  • the surgical light is used in a system of at least two surgical lights.
  • the spatial arrangement of the surgical field is optionally recognized with the 3D sensors 6 of the individual operating lights. It is determined via the respective control devices 4 of the operating lights whether the light beams I, II, II 'of the lighting means 3 of the respective operating light are directed to the same operating field and form a luminous field L 1 , L 2 thereon. If it is determined by the control devices 4 that the light beams I, II, II 'are directed to the same operating field, the control devices 4 of the operating lights tunes the power of the illuminant 3 directed to the operating field such that the maximum allowable illuminance, or optionally an adjustable maximum illuminance, is not exceeded.
  • a different type of sensor for example a brightness sensor
  • a temperature sensor for example a temperature sensor
  • control devices 4 of the other operating lights which are likewise directed to the same illuminated field L 1 , L 2 , tuned to the control device 4 of the operating light, the 3D sensor detects the object, their bulbs 3 with an increased power, if no object in their respective light beams I, II, II '.
  • control devices 4 of the individual operating lights coordinated with one another, control the lighting means 3 in such a way that the illuminance in the operating field remains at least approximately constant.
  • the corresponding data regarding the spatial position of the object are sent to the control device 4.
  • the lighting means 3 are driven in accordance with the spatial position detected by the 3D sensor.
  • the size of the object located between the lamp body 1 and the surgical field is also detected.
  • Those lamps 3, whose light beam I, II, II 'is directed to the object, are then dimmed or turned off to prevent shadowing by the object.
  • those light sources 3 whose light beams I, II, II 'are directed past the object to the surgical field are operated at an increased power, so that the brightness in the surgical field remains at least approximately constant.
  • this predetermined position can be calculated at a certain point in time.
  • the lamps 3 are then controlled by the control device 4 so that the lamps 3, whose respective light beam is directed at this time to the predetermined position, is not operated or only dimmed.
  • the light rays, which are then not directed to the predetermined position of the object and then past the object to the surgical field are directed, as explained above, operated with increased power.
  • the movement of the detected object is optionally used not only for shadow avoidance but also for controlling the operation light.
  • a movement of a hand detected by the same 3D sensor 6, ie a gesture of an operator is used in accordance with its direction, trajectory, speed or acceleration, a specific activation of the lighting means 3, for example switching off or dimming. by the control device 4.
  • control device 4 operates only or mainly those bulbs 3 which are directed to the point of intersection in which their light beam I intersects the central axis 7 at a distance from the surgical field, or to a point which closest to the distance of the surgical field.
  • the lighting means 3 are controlled by the control device 4 so that when a change in the distance between the Luminaire body 1 and the surgical field, the illuminance in the center of the luminous field L 1 , L 2 remains constant.
  • the control device 4 determines which bulbs 3 are operated to illuminate the surgical field as described above.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte und ein Verfahren zum Betreiben einer Operationsleuchte, im Speziellen eine Operationsleuchte mit automatischen Einstellmöglichkeiten für ein Leuchtfeld und ein Verfahren zum Ausleuchten eines Operationsfelds an einem menschlichen Körper mit dieser Operationsleuchte.
  • Druckschrift US 6, 880, 957 B2 zeigt eine Operationsleuchte, bei der jede Lichtquelle mit einem Sensor ausgestattet ist. Der Sensor erkennt ein Hindernis nur im Strahlengang der jeweiligen Lichtquelle und dimmt diese Lichtquelle, um eine Schattenbildung des Hindernisses zu verhindern.
  • Dabei wird aber lediglich eine momentane Position des Hindernisses, nämlich nur eine Anwesenheit innerhalb des jeweiligen Strahlengangs, ausgewertet. Somit kann eine sich verändernde Verschattung des Operationsfelds nicht vorbestimmt werden und nicht im Voraus agiert werden.
  • Bisher werden außerdem für eine Abstandsmessung zwischen einem Leuchtenkörper der Operationsleuchte und dem Operationsfeld reine Abstandsmesseinrichtungen eingesetzt und für weitere sensorbasierte Anwendungen, wie beispielsweise die Einstellung von Fokuslagen und/oder Leuchtfeldabmessungen oder eine Gestensteuerung, werden spezielle zusätzliche Sensoren verwendet.
  • Dokument EP 2 283 790 A1 offenbart eine Steuerung und ein Verfahren zum Betreiben einer Operationsleuchte. Die Steuerung gibt ein Steuersignal zur Steuerung einer Richtung oder einer Intensität des Lichts oder für eine Größe oder Gestalt des von dem Licht beleuchteten Bereichs an die Operationsleuchte. Die Steuerung erkennt dazu durch ein Empfangen eines Bildsignals beispielsweise einen Handbereich von medizinischem Personal, um eine Position, eine Bewegung oder eine Geste zu erfassen, so dass diese in die Erzeugung des Steuersignals eingehen können. Die Steuerung kann ferner die Position von weiteren Körperteilen, wie dem Kopf des medizinischen Personals, erfassen, um beispielsweise mehrere Einzelleuchten so anzusteuern, dass diejenigen Einzelleuchten, deren Licht durch das medizinische Personal abgeschattet wird, abgeschaltet werden, und andere Einzelleuchten zugeschaltet werden.
  • In EP 2 136 126 A1 ist eine Operationsleuchte offenbart, die mehrere Leuchtmittel aufweist. Die Leuchtmittel erzeugen jeweils Lichtstrahlen, die entweder auf eine Mittelachse der Operationsleuchte gerichtet sind, oder alternativ nicht auf die Mittelachse gerichtet sind. Um ein rundes Leuchtfeld zu erzeugen, werden diejenigen Leuchtmittel betrieben, deren Lichtstrahlen sich auf der Mittelachse schneiden, wobei ein Abstand zwischen einem Leuchtenkörper und einer Operationsstelle über einen Abstandssensor gemessen wird, um einen Punkt mit maximalen resultierenden Helligkeit der Operationsleuchte durch Betrieben von jeweiligen Leuchtmitteln in dem Abstand von der Operationsstelle einzustellen.
  • DE 603 00 647 T2 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Operationsfeld. Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Vielzahl von Beleuchtungselementen und eine Einrichtung zum Erfassen eines Hindernisses auf. Beim Auftreten eines Hindernisses, das einen Schatten erzeugt, erhöht eine Zentraleinheit, mit Ausnahme der Beleuchtungselemente, in deren Lichtstrahl sich das Hindernis befindet, einen Sollwert der Lichtstärke der Beleuchtungselemente, die eine abgeschattete Überlappungszone aus Lichtstrahlen von mehreren Beleuchtungselementen beleuchten, so dass die gesamte Lichtstärke wieder ihrem Sollwert entspricht.
  • Im Dokument US 2003/0185009 A1 ist ebenfalls eine Beleuchtungsvorrichtung offenbart, die feststellt, wenn in Lichtstrahlen von einzelnen Beleuchtungselementen ein Hindernis vorhanden ist. Dazu weist die Beleuchtungsvorrichtung für jedes Beleuchtungselement einen Näherungsschalter auf und eine Steuerungsvorrichtung der Beleuchtungsvorrichtung steuert die einzelnen Beleuchtungselemente so an, dass die Beleuchtungselement, in deren Lichtstrahl das Hindernis ist, mit einer geringeren Leistung betrieben werden und diejenigen Beleuchtungselemente, die das Hindernis unterleuchten, mit einer größeren Leistung betrieben werden.
  • CN 101 858 537 A offenbart eine Operationsleuchte mit einem fünfdimensionalen Positioniermechanismus. Eine Position und Ausrichtung eines Leuchtenkörpers mit einer LED-Anordnung und eine Regulierung der LED-Anordnung wird in Echtzeit über einen Rechner gesteuert, um eine Schattenbildung zu vermeiden.
  • Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, eine Operationsleuchte bereitzustellen, die die Voraussetzungen bietet, vorausschauend eine Schattenbildung zu verhindern oder zu reduzieren, und kostengünstig weitere Bedien- und Funktionsmöglichkeiten zu bieten.
  • Die Aufgabe wird durch eine Operationsleuchte gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Durch ein Vorsehen eines 3D-Sensors an einem Leuchtenkörper einer Operationsleuchte kann eine räumliche Position eines Gegenstands zwischen dem Leuchtenkörper und einem Operationsfeld sowie ein Abstand des Operationsfelds vom Leuchtenkörper als die Position erfasst werden.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Insbesondere zeigen
    • Fig. 1
    eine isometrische Ansicht eines Leuchtenkörpers einer Operationsleuchte; und
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Leuchtenkörpers aus Fig. 1 mit exemplarischen Lichtstrahlen zum Bilden von Leuchtfeldern.
  • Fig. 1 zeigt einen Leuchtenkörper 1 einer Operationsleuchte. Der Leuchtenkörper 1 ist über ein Drehgelenk 2 mit einer nicht gezeigten Aufhängeeinrichtung beispielsweise an einer Raumdecke in allen Richtungen schwenkbar befestigt.
  • Der Leuchtenkörper 1 ist mit mehreren Leuchtmitteln 3 versehen. Die Leuchtmittel 3 befinden sich innerhalb des Leuchtenkörpers 1 und strahlen in der in Fig. 1 gezeigten Ausrichtung des Leuchtenkörpers 1 Licht in jeweils einem Lichtstrahl nach unten aus. Die Lichtstrahlen sind auf ein Operationsfeld an einem menschlichen Körper gerichtet, um dieses auszuleuchten. Von den Leuchtmitteln 3 sind hier nur vier von einer Mehrzahl dargestellt. Die Leuchtmittel 3 sind hier als LEDs ausgeführt und im Wesentlichen über eine gesamte Lichtaustrittsfläche am Leuchtenkörper 1 verteilt.
  • Die Operationsleuchte weist ferner im Leuchtenkörper 1, oder alternativ an einer anderen geeigneten Stelle, beispielsweise an einer Deckenbefestigung, eine Steuerungsvorrichtung 4 auf.
  • Die Operationsleuchte ist mit Bedienelementen 5, hier am Leuchtenkörper 1 versehen, wobei die Bedienelemente 5 auch an der Aufhängeeinrichtung oder einem nicht gezeigten Wandpanel vorgesehen sein können.
  • Die Leuchtmittel 3 sowie die Bedienelemente 5 sind mit der Steuerungsvorrichtung 4 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert die Leuchtmittel 3 über ein nicht gezeigtes Mittel zum Ein- und Ausschalten und Dimmen der Leuchtmittel entsprechend Einstellungen an den Bedienelementen 5. Durch die Bedienelemente 5 ist ein Einstellen einer Intensität des von den Leuchtmitteln 3 ausgestrahlten Lichts, also einer Helligkeit in dem Operationsfeld, sowie eines Durchmessers eines durch die Leuchtmittel 3 in dem Operationsfeld erzeugten Leuchtfelds möglich. Optional sind weitere Einstellmöglichkeiten, beispielsweise eine Farbtemperatur des ausgestrahlten Lichts, möglich.
  • An dem Leuchtenkörper 1 ist ferner ein 3D-Sensor 6 zum Erfassen einer räumlichen Position von Gegenständen, wie Körperteilen von Operationspersonal, chirurgischen Geräten oder einem Körper eines Patienten, oder von Bewegungen der Gegenstände angeordnet. Der 3D-Sensor 6 ist mit der Steuerungsvorrichtung 4 verbunden und sendet entsprechend der erfassten Gegenstände Daten an die Steuerungsvorrichtung 4. Die Steuerungsvorrichtung 4 wertet die Daten des 3D-Sensors 6 aus und steuert die Leuchtmittel 3 entsprechend der Position und der Bewegung der Gegenstände an.
  • Alternativ kann der 3D-Sensor 6 die Position der Gegenstände bereits auswerten und sendet entsprechend aufbereitete Daten an die Steuerungsvorrichtung 4. In einer weiteren Alternative werden die Daten des 3-D-Sensors 6 durch diesen bis zu einem definierten Grad aufbereitet und dann durch die Steuerungsvorrichtung 4 endgültig verarbeitet. Dies ist dann vorteilhaft, wenn aus verschiedenen Quellen Daten, die beispielsweise gleiche Formateigenschaften haben, an die Steuerungsvorrichtung 4 geleitet werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform leitet der 3D-Sensor 6 Daten in unterschiedlichen Verarbeitungsstadien weiter, wenn diese, wie später beschrieben, für unterschiedliche Funktionalitäten unterschiedlich ausgewertet werden. Optional sind dann im Hinblick auf 3D-Sensordaten basierende Funktionalitäten der Operationsleuchte mehrere Steuerungsvorrichtungen 4 vorgesehen.
  • Optional erfasst der 3D-Sensor 6 zusätzlich eine Größe der erfassten Gegenstände. Aus den Daten bezüglich der Größe, der räumlichen Position und der Bewegung des Gegenstands steuert die Steuerungsvorrichtung 4 die Leuchtmittel 3 so, dass Lichtstrahlen, die auf einen erfassten Gegenstand zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld treffen, gedimmt oder ausgeschaltet werden. Damit wird eine Schattenbildung durch den Gegenstand reduziert oder verhindert. Die Leuchtmittel 3, deren Lichtstrahlen nicht auf den Gegenstand treffen, sondern an dem Gegenstand vorbei auf das Leuchtfeld gerichtet sind, werden dann mit einer erhöhten Leistung betrieben, um eine Beleuchtungsstärke im Operationsfeld, also die Helligkeit, trotz des Gegenstands zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld zumindest annähernd konstant zu halten. Je größer der Gegenstand ist, umso höher beispielsweise ist die Leistung, mit der die Leuchtmittel 3, deren Lichtstrahlen nicht auf den Gegenstand treffen, betrieben werden. Optional wird die Größe des Gegenstands auch mit dessen gemessenem Abstand in Verbindung gebracht. Bei einem geringen Abstand zu dem Leuchtenkörper 1 ist bei einer Fokussierung der Lichtstrahlen auf das Operationsfeld davon auszugehen, dass die Verschattung kleiner ist als bei Gegenständen in größeren Abständen zu dem Leuchtenkörper 1 bzw. zu dem 3D-Sensor 6.
  • Dazu ist in einem Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung 4 für jedes der Leuchtmittel 3 ein Raum abgespeichert, der durch den Lichtstrahl ausgefüllt wird. Der Raum kann unter Berücksichtigung einer Abstandsinformation optional in weitere Abschnitte unterteilt werden. Wenn sich der Gegenstand zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld zumindest teilweise in dem Raum des Lichtstrahls bzw. in einem der Abschnitte des Raums eines bestimmten Leuchtmittels 3 befindet, wird dieses Leuchtmittel 3 gedimmt oder ausgeschaltet. Das Ausmaß der Dimmung wird durch einen Anteil eines Querschnitts des Lichtstrahls bestimmt, der von dem Gegenstand eingenommen wird. Die Leuchtmittel 3, die an dieses bestimmte Leuchtmittel 3 angrenzen, werden dann mit einer höheren Leistung betrieben.
  • Optional wird auch eine Kontur des erfassten Gegenstands erfasst. Im Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung 4 sind verschiedene Konturen den Gegenständen abgespeichert. Die Leuchtmittel 3 werden dann in Abhängigkeit von der Kontur des erfassten Gegenstands, also für eine Art des Gegenstands, unterschiedlich angesteuert. Dadurch kann beispielsweise für einen Typ von Operationsinstrument ein bestimmter Bereich des Operationsfelds mit einer größeren Beleuchtungsstärke beleuchtet werden. Bei einem Erkennen von beispielsweise einem Wundhaken wird der Randbereich des Operationsfelds stärker als andere Bereiche beleuchtet oder alternativ dort eine Schattenbildung verringert oder verhindert. Hingegen wird bei dem Erkennen eines Skalpells das Zentrum des Operationsfelds stärker als andere Bereiche beleuchtet oder alternativ dort eine Schattenbildung verringert oder verhindert. Es wird also durch die Steuerungsvorrichtung 4 auf Grund der Kontur vorausbestimmt, in welche Position sich der Gegenstand bewegen wird, und somit, auf welche Weise die Leuchtmittel 3 angesteuert werden.
  • Wiederum als eine Option bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4 aus einer räumlichen Position des erfassten Gegenstands und seiner Bewegung, nämlich seiner Richtung und/oder seiner Geschwindigkeit und/oder seiner Beschleunigung eine Position, in die sich der Gegenstand bewegen wird, in der er sich also zu einem bestimmten nachfolgenden Zeitpunkt befinden wird. Dadurch ist es möglich, dass die Steuerungsvorrichtung 4 ohne einen Zeitverlust durch eine Reaktionszeit des 3D-Sensors, der Steuerungsvorrichtung 4 und der Leuchtmittel 3 eine Schattenbildung in Echtzeit vermeidet.
  • Ferner ist die Steuerungsvorrichtung 4 optional auch ausgebildet, über den 3D-Sensor einen Gegenstand zu erfassen, der sich außerhalb eines durch die Lichtstrahlen gebildeten Lichtkegels zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld befindet, oder der sich darin in einer vorbestimmten Position befindet. Die Steuerungsvorrichtung 4 bestimmt dann aus einer Richtung und/oder einem Bahnverlauf und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung einer Bewegung des erfassten Gegenstands in welcher Weise die Leuchtmittel 3 angesteuert werden. Damit ist es möglich, beispielsweise durch eine Gestensteuerung mit Hilfe einer Handbewegung, die Leuchtmittel 3 durch die Steuerungsvorrichtung 4 anzusteuern, um die Operationsleuchte zu dimmen oder den Leuchtfelddurchmesser zu verändern.
  • Der Leuchtfelddurchmesser ist so definiert, dass auf diesem Durchmesser eine Beleuchtungsstärke von 10% einer Beleuchtungsstärke im Zentrum des Leuchtfelds vorliegt.
  • Die Zuordnung von erfassten Gegenständen zu anzusteuernden Funktionen kann optional über eine Raumaufteilung und/oder spezifische Erkennungsmerkmale/Charakteristika erfolgen. Ferner kann über die erfassten Gegenstände entsprechend der Raumaufteilung auch ein Umschalten zwischen einem Vermeiden einer Schattenbildung und einer Gestensteuerung erfolgen. Bei der Raumaufteilung können verschiedene Bereiche in Richtung der Lichtstrahlen definiert werden. Beispielsweise werden im Nahfeld des Leuchtenkörpers, insbesondere in dem Bereich, in dem sich üblicherweise die Köpfe des Operationspersonals befinden, erkannte Gegenstände zu dem Vermeiden der Schattenbildung herangezogen. In einem mittleren Bereich, in dem sich üblicherweise Hände des Operationspersonals befinden, werden Gegenstände und deren Bewegung als Gesten für die Gestensteuerung verstanden. In einem Bereich auf oder direkt über dem Operationsfeld kann beispielsweise anhand dort befindlicher, im Voraus definierter Gegenstände bzw. Merkmale der Gegenstände, eine Ausrichtung der Lichtstrahlen erfolgen.
  • Alternativ kann auch ein von dem 3D-Sensor 6 erfasster aber nicht beleuchteter Bereich für die Gestensteuerung herangezogen werden, wohingegen innerhalb der Räume der Lichtstrahlen eine Schattenvermeidung und eine Ausrichtung der Lichtstrahlen, nämlich eine Position und ein Durchmesser des Leuchtfelds, durch eine räumliche Zuordnung der Gegenstände oder typische Charakteristika unterschieden werden. Beispielsweise werden für die Schattenvermeidung annähernd runde Gegenstände mit einer bestimmten Größe herangezogen, die auf einen Kopf schließen lassen, oder Gegenstände, die - beispielsweise in einer OP-Kopfbedeckung - eine Markierung aufweisen. Für eine Ausrichtung der Lichtstrahlen werden hingegen typische OP-Werkzeug- oder OP-Instrumentformen herangezogen.
  • In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Leuchtenkörpers 1 gezeigt. Der Leuchtenkörper 1 hat eine Mittelachse 7. Die Leuchtmittel 3 in dem Leuchtenkörper 1 strahlen ihr Licht über Lichtstrahlen I, II, II' ab. Jedes der Leuchtmittel 3 in dem Leuchtenkörper 1 gibt einen der Lichtstrahlen I, II, II' ab, wobei in Fig. 2 für eine übersichtliche Darstellung lediglich die drei Lichtstrahlen I, II, II' dargestellt sind.
  • Um das Prinzip des Ausführungsbeispiels zu erklären, sind hier die Lichtstrahlen I, II, II' aller Leuchtmittel 3 auf die Mittelachse 7 des Leuchtenkörpers 1 gerichtet, wobei vereinfacht davon ausgegangen wird, dass Schnittpunkte PI, PII zwischen jedem Lichtstrahl I, II, II' und der Mittelachse gebildet werden. Die Lichtstrahlen schneiden, wie exemplarisch an den Lichtstrahlen I, II, II' gezeigt, die Mittelachse 7 in den Schnittpunkten PI, PII in unterschiedlichen Abständen. Auf Grund der vereinfachten Darstellung mit den drei Lichtstrahlen sind hier nur zwei Schnittpunkte PI, PII gezeigt, wobei dargestellt ist, dass auf den Schnittpunkt PI lediglich der eine Lichtstrahl I gerichtet ist und auf den Schnittpunkt PII zwei Lichtstrahlen II, II' gerichtet sind. Tatsächlich sind mehrere Schnittpunkte aus mehreren Lichtstrahlen mit der Mittelachse 7 vorhanden, wobei auch mehrere Lichtstrahlen (auch mehr als zwei Lichtstrahlen, wie an Hand von Schnittpunkt PII, gezeigt), die Mittelachse 7 an demselben Schnittpunkt schneiden können. Tatsächlich können auch Lichtstrahlen vorgesehen sein, die nicht auf die Mittelachse 7 gerichtet sind.
  • Der Lichtstrahl I bildet auf der Operationsstelle ein Leuchtfeld L1 und die Lichtstrahlen II, II' bilden auf der Operationsstelle ein Leuchtfeld L2. Die Lichtstrahlen I, II, II' sind überlagert, um ein daraus resultierendes Leuchtfeld zu bilden, das einen bestimmten Leuchtfelddurchmesser und eine bestimmte Lichtverteilung im Leuchtfeld hat. Durch eine unterschiedliche Ansteuerung der Leuchtmittel 3 durch die Steuerungsvorrichtung 4 ist es möglich, den Leuchtfelddurchmesser und die Lichtverteilung im resultierenden Leuchtfeld einzustellen.
  • Durch die waagerechte Linie A in Fig. 2 ist vereinfacht eine Oberfläche des menschlichen Körpers dargestellt, auf dem sich das Operationsfeld befindet. Der menschliche Körper, der in diesem Zusammenhang als der erfasste Gegenstand angesehen wird, ist in einer räumlichen Position, die als Abstand zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld auf der Oberfläche A des menschlichen Körpers erfasst wird.
  • Der Lichtstrahl I ist auf den Schnittpunkt PI gerichtet, der sich im Abstand des Operationsfelds von dem Leuchtenkörper 1 auf der Mittelachse 7 befindet. Die Lichtstrahlen II, II' sind auf den Schnittpunkt PII, gerichtet, der sich nicht im Abstand des Operationsfelds von dem Leuchtenkörper 1 auf der Mittelachse befindet.
  • Um die Lichtstrahlen I, II, II' auf dem Operationsfeld zu fokussieren, wird von der Steuerungsvorrichtung 4 ausschließlich, oder mit einer gegenüber den anderen Leuchtmitteln 3 erhöhter Leistung, dasjenige Leuchtmittel 3 betrieben, dessen Lichtstrahlen I auf den Schnittpunkt PI gerichtet sind, dessen Abstand gleich dem Abstand des Operationsfelds von dem Leuchtenkörper 1 ist, und der das Lichtfeld L1 bildet. Falls kein Schnittpunkt PI, PII im Abstand von dem Operationsfeld existiert, werden diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, deren Lichtstrahlen I, II, II' einen Schnittpunkt P1, P2 bilden, dessen Abstand von dem Leuchtenkörper 1 dem Abstand des Operationsfelds von dem Leuchtenkörper 1 am nächsten ist. Entweder werden diese Leuchtmittel 3 ausschließlich oder gemeinsam mit anderen Leuchtmitteln 3, jedoch dann mit einer gegenüber den anderen Leuchtmitteln 3 erhöhten Leistung, betrieben.
  • Um andererseits einen Leuchtfelddurchmesser mittels unterschiedlicher Ansteuerungen der Leuchtmittel 3 einstellen zu können, steuert die Steuerungsvorrichtung 4 die Leuchtmittel 3 so an, dass dasjenige Leuchtmittel 3, dessen Lichtstrahl I die Mittelachse 7 im Abstand des Operationsfelds schneidet, als auch diejenigen Leuchtmittel 3, deren Lichtstrahl II, II' die Mittelachse 7 nicht im Abstand des Operationsfelds schneidet, mit aufeinander abgestimmten Leistungen betrieben werden. Für einen möglichst kleinen Leuchtfelddurchmesser werden, wie oben, beschrieben, diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, deren Lichtstrahl I die Mittelachse im Abstand des Operationsfelds schneiden, um das Lichtfeld L1 zu bilden. Für eine Vergrößerung des Durchmessers des Leuchtfelds L1, L2 werden dann diejenigen Leuchtmittel 3 mit erhöhter Leistung betrieben, deren Lichtstrahlen II, II' die Mittelachse 7 nicht im Abstand des Operationsfeld schneidet. Durch diese Lichtstrahlen II, II' wird das Lichtfeld L2, dessen Durchmesser größer als der des Lichtfelds L1 ist, gebildet. Um einen Leuchtfelddurchmesser zu bilden, der größer als der des Leuchtfelds L1 aber der kleiner als der Durchmesser des Leuchtfelds L2 ist, werden sowohl die Leuchtmittel 3, die das Lichtfeld L1 bilden, als auch die Leuchtmittel 3, die das Lichtfeld L2 bilden, mit abgestimmter Leistung betrieben. Dabei kann bei einem gleichzeitigen Betrieb der Leuchtmittel 3, die das Lichtfeld L1 bilden, als auch der Leuchtmittel 3, die das Lichtfeld L2 bilden, ein daraus resultierendes Leuchtfeld gebildet werden, dessen resultierender Leuchtfelddurchmesser zwischen den Durchmessern des Leuchtfelds L1 und des Leuchtfelds L2 liegt. Je höher der Anteil der ausgestrahlten Intensität der Leuchtmittel 3, die die bestimmten Leuchtfelddurchmesser L1 und L2 bilden, an einer Gesamtleistung ist, umso näher liegt der resultierende Leuchtfelddurchmesser bei diesem bestimmten Leuchtfelddurchmesser. Durch eine abgestimmte Leistung, mit der die Leuchtmittel 3 betrieben werden, ist daher einerseits der resultierende Leuchtfelddurchmesser einstellbar, andererseits auch die Beleuchtungsstärke, also die Helligkeit, im Operationsfeld einstellbar.
  • Optional ist es auch möglich, durch die Messung des Abstands des Leuchtenkörpers 1 von der Operationsstelle, die Leuchtmittel 3 so anzusteuern, dass die Beleuchtungsstärke im Zentrum des Operationsfelds bei einer Veränderung des Abstands konstant bleibt. Die zugehörigen Leistungswerte werden dabei entweder empirisch ermittelt und in dem Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung 4 abgespeichert, oder jeweils über einen Algorithmus errechnet.
  • In einer weiteren Option wird durch den 3D-Sensor 6 eine Topographie des Operationsfelds erfasst. Aus den Eigenschaften des Operationsfelds, wie etwa der Größe, der Tiefe oder der Neigung, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4, welche Leuchtmittel 3 betrieben werden, um das Operationsfeld möglichst optimal auszuleuchten. Bei großflächigen Operationsfeldern werden beispielsweise diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, die ein Leuchtfeld L1, L2 mit großem Durchmesser erzeugen. Im Fall von kleinen Operationsfeldern werden diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, die ein Leuchtfeld L1, L2 mit kleinem Durchmesser erzeugen. Der Durchmesser des Leuchtfelds L1, L2 entspricht dabei im Wesentlichen der Größe des Operationsfelds. Im Falle von tiefen Operationsfeldern werden diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, deren Lichtstrahl I, II, II' möglichst senkrecht auf das Operationsfeld gerichtet ist, um die gesamte Tiefe des Operationsfelds auszuleuchten.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird die Operationsleuchte in einem System von mindestens zwei Operationsleuchten verwendet.
  • In einem Fall, in dem die Lichtstrahlen auf das gleiche Operationsfeld gerichtet sind, besteht die Gefahr, dass, obwohl jede der Operationsleuchten für sich die zulässigen Bereiche für die Beleuchtungsstärke im Operationsfeld einhält, durch eine Überlagerung der Leuchtfelder von mehreren Operationsleuchten die maximal zulässige Beleuchtungsstärke überschritten wird. Dadurch besteht die Gefahr einer Blendung des Operationspersonals sowie einer Austrocknung der Wunde im Operationsfeld.
  • Um dies zu vermeiden, wird optional mit den 3D-Sensoren 6 der einzelnen Operationsleuchten jeweils die räumliche Anordnung des Operationsfelds erkannt. Über die jeweiligen Steuerungsvorrichtungen 4 der Operationsleuchten wird bestimmt, ob die Lichtstrahlen I, II, II' der Leuchtmittel 3 der jeweiligen Operationsleuchte auf das gleiche Operationsfeld gerichtet sind und darauf ein Leuchtfeld L1, L2 bilden. Sofern von den Steuerungsvorrichtungen 4 bestimmt wird, dass die Lichtstrahlen I, II, II' auf dasselbe Operationsfeld gerichtet sind, wird durch die Steuerungsvorrichtungen 4 der Operationsleuchten die Leistung der auf das Operationsfeld gerichteten Leuchtmittel 3 so abgestimmt, dass die maximal zulässige Beleuchtungsstärke, oder optional eine einstellbare maximale Beleuchtungsstärke, nicht überschritten wird.
  • Optional besteht auch die Möglichkeit, die tatsächliche Beleuchtungsstärke in dem Operationsfeld mittels eines andersartigen Sensors, beispielsweise eines Helligkeitssensors, zu erfassen, oder eine Temperatur in dem Operationsfeld über einen Temperatursensor zu erfassen, um das Austrocknen der Wunde zu vermeiden.
  • Weiterhin besteht in dem Fall, in dem mehrere Operationsleuchten auf dasselbe Operationsfeld gerichtet sind, die Möglichkeit, die Schattenvermeidung nicht nur durch die Ansteuerung der Leuchtmittel 3 von dem Leuchtenkörper 1, dessen 3D-Sensor den Gegenstand erfasst, zu erzielen. Bei dem Erfassen des Gegenstands zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld werden einerseits zusätzlich zu dem Dimmen oder Abschalten der Leuchtmittel 3, in deren Lichtstrahl I, II, II' der Gegenstand liegt, die anderen Leuchtmittel 3 desselben Leuchtenkörpers 1 durch die Steuerungsvorrichtung 4 mit einer erhöhten Leistung betrieben. Weiterhin steuern die Steuerungsvorrichtungen 4 der anderen Operationsleuchten, die ebenfalls auf dasselbe Leuchtfeld L1, L2 gerichtet sind, abgestimmt mit der Steuerungsvorrichtung 4 der Operationsleuchte, deren 3D-Sensor den Gegenstand erfasst, ihre Leuchtmittel 3 mit einer erhöhten Leistung an, sofern kein Gegenstand in deren jeweiligen Lichtstrahlen I, II, II' liegt.
  • Optional steuern die Steuerungsvorrichtungen 4 der einzelnen Operationsleuchten aufeinander abgestimmt die Leuchtmittel 3 so an, dass die Beleuchtungsstärke in dem Operationsfeld zumindest annähernd konstant bleibt.
  • Im Betrieb wird eine räumliche Position von mindestens einem der Gegenstände, von einem der Körperteile vom Operationspersonal oder von einem der chirurgischen Geräte, von dem 3D-Sensor 6 erfasst. Die entsprechenden Daten bezüglich der räumlichen Position des Gegenstands werden an die Steuerungsvorrichtung 4 gesendet. Anschließend werden die Leuchtmittel 3 entsprechend der von dem 3D-Sensor erfassten räumlichen Position angesteuert.
  • Optional wird auch die Größe des sich zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld befindlichen Gegenstands erfasst. Diejenigen Leuchtmittel 3, deren Lichtstrahl I, II, II' auf den Gegenstand gerichtet ist, werden dann gedimmt oder ausgeschaltet, um eine Schattenbildung durch den Gegenstand zu verhindern. Um die durch das Ausschalten oder das Dimmen entstehende verminderte Helligkeit im Operationsfeld auszugleichen, werden diejenigen Leuchtmittel 3, deren Lichtstrahlen I, II, II' an dem Gegenstand vorbei auf das Operationsfeld gerichtet sind, mit einer erhöhten Leistung betrieben, so dass die Helligkeit im Operationsfeld zumindest annähernd konstant bleibt.
  • Wenn, zusätzlich zu der räumlichen Position, eine Bewegung oder eine Kontur des Gegenstands erfasst wird, kann vorausbestimmt werden, welche Position der Gegenstand zu einem bestimmten Zeitpunkt einnehmen wird. So kann beispielsweise aus einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung in einer bestimmten Richtung diese vorausbestimmte Position zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet werden. Die Leuchtmittel 3 werden dann durch die Steuerungsvorrichtung 4 so angesteuert, dass die Leuchtmittel 3, deren jeweiliger Lichtstrahl zu diesem Zeitpunkt auf die vorausbestimmte Position gerichtet ist, nicht oder nur gedimmt betrieben wird. Die Lichtstrahlen, die dann nicht auf die vorbestimmte Position des Gegenstands gerichtet sind und dann an dem Gegenstand vorbei auf das Operationsfeld gerichtet sind, werden, wie oben erläutert, mit erhöhter Leistung betrieben.
  • Die Bewegung des erfassten Gegenstands wird optional nicht nur zur Schattenvermeidung verwendet, sondern auch, um die Operationsleuchte zu steuern. So wird beispielsweise eine durch den gleichen 3D-Sensor 6 erfasste Bewegung einer Hand, also einer Geste eines Operateurs verwendet, um entsprechend ihrer Richtung, ihres Bahnverlaufs, ihrer Geschwindigkeit oder ihrer Beschleunigung, eine bestimmte Ansteuerung der Leuchtmittel 3, beispielsweise ein Ausschalten oder Dimmen, durch die Steuerungsvorrichtung 4 auszuführen.
  • Um die auf das Operationsfeld gerichteten Lichtstrahlen zu fokussieren, werden durch die Steuerungsvorrichtung 4 nur oder hauptsächlich diejenigen Leuchtmittel 3 betrieben, die auf den Schnittpunkt gerichtet sind, in dem deren Lichtstrahl I die Mittelachse 7 im Abstand des Operationsfelds schneidet, oder auf einen Punkt, der dem Abstand des Operationsfelds am nächsten ist.
  • Um den Leuchtfelddurchmesser auf einen gewünschte Größe einzustellen, werden die auf einen Punkt auf der Mittelachse 7 im Abstand des Operationsfelds gerichteten Leuchtmittel 3 und auch die nicht auf den Punkt auf der Mittelachse 7 im Abstand des Operationsfelds gerichteten Leuchtmittel 3, wie oben beschrieben, mit der abgestimmten Leistung betrieben.
  • Um eine Bedienung der Operationsleuchte zu vereinfachen, werden die Leuchtmittel 3 von der Steuerungsvorrichtung 4 so angesteuert, dass bei einer Veränderung des Abstands zwischen dem Leuchtenkörper 1 und dem Operationsfeld die Beleuchtungsstärke im Zentrum des Leuchtfelds L1, L2 konstant bleibt.
  • Um das Operationsfeld möglichst optimal auszuleuchten, wird die Topographie des Operationsfelds durch den 3D-Sensor 6 erfasst. Aus den Eigenschaften des Operationsfelds, wie etwa der Größe, der Tiefe oder der Neigung, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4, welche Leuchtmittel 3 betrieben werden, um das Operationsfeld wie oben beschrieben auszuleuchten.
  • Die unterschiedlichen Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar.

Claims (20)

  1. Operationsleuchte zum Ausleuchten eines Operationsfelds auf einem menschlichen Körper mit
    einer Steuerungsvorrichtung (4),
    einem Leuchtenkörper (1), der
    mehrere Leuchtmittel (3) mit jeweils einem auf das Operationsfeld gerichteten Lichtstrahl (I, II, II'), und
    einen 3D-Sensor (6) zum Erfassen einer räumlichen Position von mindestens einem Gegenstand aufweist, und
    Mittel zum Ein- und Ausschalten und Dimmen der Leuchtmittel (3),
    wobei die Steuerungsvorrichtung (4) die Mittel zum Ein- und Ausschalten und Dimmen der Leuchtmittel (3) ansteuert,
    der 3D-Sensor (6) die räumliche Position und eine Größe des mindestens einen Gegenstands zwischen dem Leuchtenkörper (1) und dem Operationsfeld erfasst und entsprechende Daten an die Steuerungsvorrichtung (4) sendet,
    die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist,
    die Leuchtmittel (3) entsprechend der räumlichen Position des mindestens einen Gegenstands anzusteuern, und
    auf Grund der räumlichen Position und der Größe des mindestens einen Gegenstands diejenigen Leuchtmittel (3) zu dimmen oder auszuschalten, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') auf den mindestens einen Gegenstand gerichtet ist, und diejenigen Leuchtmittel (3) mit erhöhter Leistung zu betreiben, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') an dem mindestens einen Gegenstand vorbei auf das Operationsfeld gerichtet ist, wobei
    der 3D-Sensor (6) angepasst ist, eine Bewegung des mindestens einen Gegenstands zu erfassen, und die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, die Leuchtmittel (3) entsprechend der Bewegung des mindestens einen Gegenstands anzusteuern, und dadurch gekennzeichnet dass, die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, aus der räumlichen Position und der Bewegung, und/oder einer Kontur des mindestens einen Gegenstands eine voraussichtliche Position des mindestens einen Gegenstands zu einem bestimmten Zeitpunkt vorauszubestimmen, und die Leuchtmittel (3) in Abhängigkeit von der vorausbestimmten Position und der Größe des mindestens einen Gegenstands so zu steuern, dass zu dem bestimmten Zeitpunkt diejenigen Leuchtmittel (3) gedimmt oder ausgeschaltet werden, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') dann auf den mindestens einen Gegenstand in der vorausbestimmten Position gerichtet ist, und diejenigen Leuchtmittel mit erhöhter Leistung zu betreiben, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') dann an dem mindestens einen Gegenstand in der vorausbestimmten Position vorbei auf das Operationsfeld gerichtet ist.
  2. Operationsleuchte gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, aus einer Kontur des mindestens einen Gegenstands einen Bereich des Operationsfelds zu bestimmen, der stärker zu beleuchten ist, und die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, diejenigen Leuchtmittel (3) mit einer erhöhten Leistung zu betreiben, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') auf den Bereich gerichtet ist.
  3. Operationsleuchte gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, aus einer Richtung der Bewegung des mindestens einen Gegenstands die vorausbestimmte Position vorauszubestimmen.
  4. Operationsleuchte gemäß eine der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungsvorrichtung angepasst ist, aus einer Geschwindigkeit der Bewegung des mindestens einen Gegenstands die vorausbestimmte Position vorauszubestimmen.
  5. Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungsvorrichtung angepasst ist, aus einer Beschleunigung der Bewegung des mindestens einen Gegenstands die vorausbestimmte Position vorauszubestimmen.
  6. Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, die Leuchtmittel (3) entsprechend einer Richtung, einem Bahnverlauf, einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Bewegung des mindestens einen Gegenstands zu steuern.
  7. Operationsleuchte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei einer der Gegenstände der menschliche Körper ist, auf dem sich das Operationsfeld befindet,
    die räumliche Position dem Abstand des Operationsfelds von dem Leuchtenkörper (1) entspricht,
    der Leuchtenkörper (1) eine Mittelachse (7) aufweist,
    die Lichtstrahlen (I, II, II') auf Schnittpunkte (PI, PII) mit der Mittelachse (7) gerichtet sind, die unterschiedliche Abstände vom Leuchtenkörper (1) haben,
    die Lichtstrahlen (I, II, II') überlagert sind, um ein Leuchtfeld (L1, L2) auf dem Operationsfeld bilden, und
    die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, die Leuchtmittel (3) so anzusteuern, dass diejenigen Leuchtmittel (3), deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') die Mittelachse (7) im Abstand des Operationsfelds schneidet, oder der auf einen Punkt gerichtet ist, dessen Abstand dem Abstand des Operationsfelds am nächsten ist, mit einer gegenüber den verbleibenden Leuchtmitteln (3) erhöhten Leistung betrieben werden, um die Lichtstrahlen (I, II, II') auf der Operationsstelle zu fokussieren.
  8. Operationsleuchte gemäß Anspruch 7, wobei
    die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, die Leuchtmittel (3) so anzusteuern, dass alternativ sowohl diejenigen Leuchtmittel (3), deren Lichtstrahl (I, II, II') die Mittelachse (7) im Abstand des Operationsfelds schneidet, als auch diejenigen, deren Lichtstrahl (I, II, II') die Mittelachse (7) nicht im Abstand des Operationsfelds schneidet, mit einer aufeinander abgestimmten Leistung betrieben werden, um einen Leuchtfelddurchmesser einstellbar zu machen.
  9. Operationsleuchte gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, die Leuchtmittel (3) so anzusteuern, dass eine Beleuchtungsstärke im Zentrum des Operationsfelds (L1, L2) bei einer Veränderung des Abstands des Operationsfelds konstant bleibt.
  10. Operationsleuchte gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der 3D-Sensor (6) angepasst ist, eine Oberflächenstruktur des Operationsfelds zu erfassen, und die Steuerungsvorrichtung (4) angepasst ist, aus den durch den 3D-Sensor gesendeten Daten eine Topographie des Operationsfelds zu bestimmen und die Leuchtmittel (3) entsprechend der Topographie zu betreiben.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, das folgende Schritte aufweist
    - Erfassen der räumlichen Position des mindestens einen Gegenstands durch den 3D-Sensor (6) und Senden der entsprechenden Daten an die Steuerungsvorrichtung (4);
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) entsprechend der räumlichen Position des mindestens einen Gegenstands;
    - Erfassen der Größe des mindestens einen Gegenstands zwischen dem Leuchtenkörper (1) und dem Operationsfeld mittels des 3D-Sensors (6);
    - Dimmen oder Ausschalten derjenigen Leuchtmittel (3), deren jeweiliger Lichtstrahl auf den mindestens einen Gegenstand gerichtet ist durch die Steuerungsvorrichtung (4); und
    - Betreiben der Leuchtmittel mit erhöhter Leistung, deren Lichtstrahlen an dem mindestens einen Gegenstand vorbei auf das Operationsfeld gerichtet sind, durch die Steuerungsvorrichtung (4) ; und gekennzeichnet durch
    - Vorausbestimmen einer Position des mindestens einen Gegenstands zu dem bestimmten Zeitpunkt aus der räumlichen Position und der Bewegung und/oder einer Kontur des mindestens einen Gegenstands mittels der Steuerungsvorrichtung (4) ; und
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) in Abhängigkeit von der vorausbestimmten Position und der Größe des mindestens einen Gegenstands, so dass zu dem bestimmten Zeitpunkt diejenigen Leuchtmittel (3) gedimmt oder ausgeschaltet werden, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') auf den mindestens einen Gegenstand in der vorbestimmten Position gerichtet ist, und diejenigen Leuchtmittel (3) mit erhöhter Leistung betrieben werden, deren jeweiliger Lichtstrahl (I, II, II') an dem mindestens einen Gegenstand in der vorbestimmten Position vorbei auf das Operationsfeld gerichtet ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11 mit einer Operationsleuchte gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei, die vorausbestimmte Position aus der Richtung, der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung des mindestens einen Gegenstands durch die Steuerungsvorrichtung (4) vorausbestimmt wird.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, mit einer Operationsleuchte gemäß Anspruch 5 mit dem Schritt
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) entsprechend einer Richtung, einem Bahnverlauf, einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Bewegung des mindestens einen Gegenstands durch die Steuerungsvorrichtung (4).
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einer Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, mit dem Schritt
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) so, dass diejenigen Leuchtmittel (3), deren Lichtstrahl. (I, II, II') die Mittelachse (7) im Abstand des Operationsfelds schneidet, oder auf den Punkt gerichtet ist, dessen Abstand dem Abstand des Operationsfelds am nächsten ist, mit einer gegenüber den verbleibenden Leuchtmitteln (3) erhöhten Leistung betrieben werden, um die Lichtstrahlen (I, II, II') auf der Operationsstelle zu fokussieren.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14 mit einer Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, mit dem Schritt
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) so, dass sowohl diejenigen Leuchtmittel (3), deren Lichtstrahl die Mittelachse (7) im Abstand des Operationsfelds schneidet, als auch diejenigen Leuchtmittel (3), deren Lichtstrahl (I, II, II') die Mittelachse (7) nicht im Abstand des Operationsfelds schneidet, mit einer aufeinander abgestimmten Leistung durch die Steuerungsvorrichtung (4) betrieben werden, um einen Leuchtfelddurchmesser einstellbar zu machen.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15 mit einer Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, mit dem Schritt
    - Ansteuern der Leuchtmittel (3) so, dass eine Beleuchtungsstärke im Zentrum des Operationsfelds bei einer Veränderung des Abstands des Operationsfelds konstant bleibt.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16 mit einer Operationsleuchte gemäß Anspruch 9, mit den Schritten
    - Erfassen einer Topographie durch die Steuerungsvorrichtung (4) aus den von dem 3D-Sensor (6) gesendeten Daten;
    - Betreiben der Leuchtmittel (3) durch die Steuerungsvorrichtung (4) so, dass das Operationsfeld entsprechend der Topographie ausgeleuchtet wird.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Operationsfeld durch die Leuchtmittel (3) ausgeleuchtet wird, die ein Leuchtfeld (L1, L2) mit einem großen Durchmesser bilden, wenn das Operationsfeld großflächig ist, und das Operationsfeld durch die Leuchtmittel (3) ausgeleuchtet werden, die ein Leuchtfeld (L1, L2) mit einem kleinen Durchmesser bilden, wenn das Operationsfeld klein ist, so dass der Durchmesser des Leuchtfelds (L1, L2) im Wesentlichen der Größe des Operationsfelds entspricht.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das Operationsfeld durch Leuchtmittel (3) ausgeleuchtet wird, deren Lichtstrahlen (I, II, II') möglichst senkrecht auf das Operationsfeld gerichtet sind, wenn das Operationsfeld eine tiefe Wunde enthält.
  20. System aus mehreren Operationsleuchten mit zumindest einer Operationsleuchte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuerungsvorrichtungen (4) mehrerer Operationsleuchten dazu angepasst sind, über die Daten des 3D-Sensors (6) angesteuert zu werden.
EP15793739.2A 2014-11-07 2015-11-03 Operationsleuchte und verfahren zum betreiben einer operationsleuchte Active EP3201528B1 (de)

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